[理学]2第二章 力 动量 能量.ppt

2-1 牛顿运动定律 一 牛顿运动定律分析 二 力学中常见的几种力 三 牛顿定律的应用 2-2 动量定理和动量守恒定律 一 质点组 内力和外力 动量 二 冲量 三 质点的动量定理 四 质点组的动量定理 五 动量守恒定律 *六 火箭飞行原理 2-3 功 动能定理 一 功 二 功率 三 质点的动能定理 四 质点组的动能定理 2-4 功能原理 机械能转换和守恒定律 一 保守力 二 系统的势能和保守力的功 三 功能原理 四 机械能转化和守恒定律 五 能量转化和守恒定律 *2-5 质量-速率关系 质量-能量关系 一 质量-速率关系 二 相对论动量 三 相对论能量 四 质量-能量关系 五 能量-动量关系 六 质能公式在原子核裂变和聚变中的应用 当外力移动物体从a到b过程中，力对物体作功，将外力分解为切向分力和法向分力. 由 而 定义动能（状态函数） 动能定理：作用于质点的合外力在某一路程中对质点所作的功，等于质点在同一路程的始、末两个状态动能的增量. 动能定理表明力的空间积累作用的效果. 1. 动能是描写物体状态的物理量，从空间视角，物体状态的改变是靠作功实现的. 注意 3.W为合外力作功的代数和，不是合外力中某一个力的功. 4.如果 Ek Ek0, W 0 , 外力对物体作正功；如果 Ek Ek0, W 0 , 外力对物体作负功，或物体克服阻力作功. 2.功是过程量，动能是状态量，动能定理建立起过程量（功）与状态量（动能）之间的关系. 在计算复杂的外力作功时只需求始末两态的动能变化，即求出该过程的功. 对 m1 、m2 应用质点动能定理 对 m1 、m2 组成的系统，将上两式相加： 质点系 两个质点质量为 m1、m2 ，受外力 、 ，内力 、 ，初速度为 、 , 末速度 为 、 , 位移为 、 . 令 为质点组的动能， 质点组动能定理 合外力与合内力作功代数和，等于质点组动能的增量. 讨论 内力总是成对出现的. 对质点组，内力的冲量和总是为零. 但内力的功的和却不一定为零. 内力的功: 系统内的质点没有相对位移时，一对内力所作的功等于零； 如果系统内质点间有相对位移，则一对内力作的功之和等于第一个物体所受之力在第一个物体相对第二个物体的位移过程中所作的功，或反之. 这相当于将其中一个物体视为静止，并以它所在位置为原点，求另一个物体在此坐标系中运动时所受力的功，此功是一对内力功之和. 可以证明： 例：质量为m1的小平板车停靠在O处小平台旁，有质量为m2的物块以速度 进入平板车. 设车与地面之间的摩擦力可以忽略. 物块与车之间的摩擦因数为 , 车身长为d, 物块进入小车后带动小车开始运动. 当车行l距离时,物块刚好滑到小车一端的挡板处. 然后物块与小车以同一速度 一起运动. 试分析, 在上述过程中,（1）木块与平板车组成的系统动量守恒吗? （2）系统的动能守恒吗? （1） 把木块与车选为一个系统, 水平方向无外力作用, 所以动量守恒. m2 m1 解: 木块对地的位移: 木块所受摩擦力: ；方向与运动方向相反 考虑中间的某个状态, 物块和小车的速度不相同, 这时也有动量动量守恒关系: （2）木块与小车之间没有相对位移,一对摩擦内力作功. 木块所受摩擦力作功: 小车受的摩擦力: ；方向与运动方向相同 小车对地的位移: 小车所受摩擦力作功: 一对内力作功的代数和为 内力作了负功, 根据质点组的动能定理, 系统的总动能应减少同样的数值. 所以系统的动能不守恒. 讨论 木块与小车间的一对摩擦内力所作功之和等于木块所受摩擦力 与木块相对小车的位移d的乘积. 视小车静止，木块在小车坐标系中，所受水平外力为向左的摩擦力 ，位移为向右的d，功为 ，与上述结论一致. 并且此功实际上是木块和小车组成的系统内一对摩擦内力所作功之和. 预习要点 领会保守力的特征和势能的概念. 保守力的功与势能增量有怎样的关系? 功能原理的物理意义是怎样的? 质点组机械能守恒的条件是什么? A B 结论：重力作功与路径无关. 1 重力、 弹性力和万有引力作功的特点 （1）重力作功 （ 表示沿封闭路径积分） （2）弹性力作功 结论：弹性力作功都与路径无关. （3）万有引力作功 结论：万有引力作功与路径无关. 保守力: 力所作的功与路径无关，仅与相互作用物体的相对位置有关，这种力称为保守力 . 保守力场: 某种保守力在空间的分布, 如引力场. 重力、弹性力和万